Fluidi di raffreddamento migliori per gli aeromobili
I cicli con pompaggio capillare (capillary pumped loops, CPL) sono sistemi di gestione termica a due fasi. Questi utilizzano la tensione superficiale capillare per far circolare un fluido di raffreddamento tra un evaporatore e un condensatore. A differenza dei tubi di calore convenzionali, i CPL separano il flusso di fluido e quello di vapore, ecco perché sono detti a due fasi. I fluidi convenzionali sono solo parzialmente compatibili con tutti i requisiti aerospaziali e molti non soddisfano gli obiettivi ambientali. Occorre un nuovo tipo di fluido. L’UE ha finanziato il progetto DIPHASICFLUID (Identification of a fluid for two phase capillary pumped cooling systems) per trovare una soluzione. Il fluido deve ottimizzare una varietà di diversi parametri, quali capacità di trasferimento di calore, viscosità, densità e temperatura di esercizio. I computer sono ideali per tali applicazioni e gli scienziati hanno usato l’ingegneria inversa per identificare possibili molecole e miscele basate su requisiti di prestazioni predefiniti. I ricercatori hanno sviluppato una funzione matematica relativa alle prestazioni basata sui contributi delle proprietà cruciali ponderati secondo la loro importanza. L’inclusione degli effetti relativi ai parametri chimici su ogni proprietà prestazionale ha permesso ai ricercatori di identificare varie possibili miscele di fluidi ideali. Il team ha poi condotto una ricerca di nuovi candidati sia dal basso in alto che dall’alto verso il basso. L’algoritmo bottom-up si è focalizzato sui materiali rinnovabili con possibili percorsi di sintesi chimica. Lo strumento informatico top-down ha utilizzato metodi di stima delle proprietà per studiare nuovi composti puri e miscele. Tenendo conto dei frammenti chimici identificati con ogni metodo, i fluidi candidati sono stati prodotti e confrontati, rendendo possibile l’identificazione di molecole simili. Per ridurre la lista di candidati possibili, i ricercatori hanno aggiornato la funzione delle prestazioni di ciascun candidato, perfezionando i valori delle proprietà, estraendoli dal database o prevedendoli con metodi di primo principio. Il lavoro sperimentale ha condotto all’identificazione di diversi fluidi di raffreddamento adatti per i sistemi di gestione termica degli aeromobili. In queste miscele le proprietà di un composto possono compensare i valori di proprietà distanti dal target di un altro composto. I fluidi di raffreddamento migliorati, con minor impatto ambientale, offriranno un importante contributo alla sostenibilità e competitività dell’industria aerospaziale europea. Essi avranno inoltre importanti benefici per la salute degli operatori e la sicurezza. I risultati di DIPHASICFLUID sfruttano la potenza dei calcolatori per abbinare rapidamente le prestazioni desiderate con le proprietà chimiche al fine di ottenere una soluzione ottimizzata.
Parole chiave
Fluidi di raffreddamento, aeromobile, gestione termica, cicli con pompaggio capillare, DIPHASICFLUID
